模拟电子技术篇

绪论

0.1　电信号

0.1.1　信号

什么是信号？“信号”一词在人们的日常生活和社会活动中并不陌生，例如时钟报时、汽车喇叭的声音、交叉路口的红绿灯、战场上的信号弹、电子计算机内部，以及它和外围设备之间联络的电信号等，都是人们熟悉的信号。

信号是表示消息的物理量，如电信号可以通过幅度、频率、相位的变化来表示不同的消息。这种电信号有模拟信号和数字信号两类。按照实际用途区分，信号包括电视信号、广播信号、雷达信号、通信信号等。

信号是运载消息的工具，是消息的载体。从广义上讲，它包含光信号、声信号和电信号等。例如，古代人利用点燃烽火台而产生的滚滚狼烟，向远方军队传递敌人入侵的消息，这属于光信号；当我们说话时，声波传递到他人的耳朵，使他人了解我们的意图，这属于声信号；遨游太空的各种无线电波、四通八达的电话网中的电流等，都可以用来向远方表达各种消息，这属电信号。人们通过对光、声、电信号进行接收，才知道对方要表达的消息。

对信号的分类方法很多，信号按数学关系、取值特征、能量功率、处理分析、所具有的时间函数特性、取值是否为实数等，可以分为确定性信号和非确定性信号（又称随机信号）、连续信号和离散信号（即模拟信号和数字信号）、能量信号和功率信号、时域信号和频域信号、时限信号和频限信号、实信号和复信号等。如图0-1所示。

0.1.2　模拟信号和数字信号

模拟信号是指信号波形模拟着信息的变化而变化，其主要特征是幅度是连续的，可取无限多个值；而在时间上则可连续，也可不连续。如图0-2所示，图（a）表示时间连续的信号，图（b）表示时间不连续的信号。

数字信号是指不仅在时间上是离散的，而且在幅度上也是离散的，只能取有限个数值的信号。如电报信号、脉冲编码调制（PCM，Pulse Code Modulation）信号等都属于数字信号。二进制信号就是一种数字信号，它是由“1”和“0”这两位数字的不同的组合来表示不同的信息。如图0-3所示。

人们依据在通信系统中传送的是模拟信号还是数字信号，把通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统。如果送入传输系统的是模拟信号，则这种通信方式为模拟通信。如今所使用的大多数电话和广播、电视系统都是采用的模拟通信方式。

如果把模拟信号经过抽样、量化、编码后变换成数字信号后再进行传送，那么这种通信方式就是数字通信。

和模拟通信相比，数字通信虽然占用信道频带较宽，但它具有抗干扰能力强，无噪声积累，便于存储、处理和交换，保密性强，易于大规模集成，实现微型化等优点，正越来越得到广泛的应用。

模拟信号和数字信号之间可以相互转换：模拟信号一般通过PCM方法量化为数字信号，即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值，例如采用8位编码可将模拟信号量化为2⁸=256个量级，实用中常采取24位或30位编码；数字信号一般通过对载波进行移相（phase shift）的方法转换为模拟信号。计算机、计算机局域网与城域网中均使用二进制数字信号，在计算机广域网中实际传送的则既有二进制数字信号，也有由数字信号转换而得的模拟信号。但是更具应用发展前景的是数字信号。